EP3044017A1 - Lagervorrichtung einer querblattfeder, die im bereich einer fahrzeugachse eines fahrzeuges montierbar ist - Google Patents

Lagervorrichtung einer querblattfeder, die im bereich einer fahrzeugachse eines fahrzeuges montierbar ist

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EP3044017A1
EP3044017A1 EP14755797.9A EP14755797A EP3044017A1 EP 3044017 A1 EP3044017 A1 EP 3044017A1 EP 14755797 A EP14755797 A EP 14755797A EP 3044017 A1 EP3044017 A1 EP 3044017A1
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EP
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leaf spring
transverse leaf
region
vehicle
transverse
Prior art date
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EP14755797.9A
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Matthias Moeller
Volker Wagner
Thomas RUPFLIN
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ZF Friedrichshafen AG
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16F1/00—Springs
    • F16F1/36—Springs made of rubber or other material having high internal friction, e.g. thermoplastic elastomers
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    • B60G2206/70—Materials used in suspensions
    • B60G2206/71—Light weight materials
    • B60G2206/7101—Fiber-reinforced plastics [FRP]

Definitions

  • Vehicle is mountable
  • the invention relates to a bearing device of a transverse leaf spring, which is mountable in the region of a vehicle axle of a vehicle, according to the closer defined in the preamble of claim 1.
  • leaf springs have been rebuilt in vehicle construction, but today they are made of fiberglass to meet the weight saving requirements.
  • GRP transverse leaf springs fiberglass plastic
  • GRP transverse leaf spring To take over the wheel steering functions, transverse forces must be introduced into the GKF transverse leaf spring and supported by centralized bearings in the area of the vehicle body.
  • the central warehouse always represent a compromise between mobility of the GRP transverse leaf spring and the respective transverse force to be supported.
  • the GRP material used for the production of a GRP transverse leaf spring is light and correspondingly innovative, but requires in terms of the initiation of the force and the discharge of Force appropriate design measures.
  • a bearing device of a transverse leaf spring with a bearing outer shell device and with the Lagerau Toschaleneinrich- device at least partially encompassed insertion devices are known, each having layer elements with different stiffness.
  • the insertion devices are arranged in the assembled state respectively between the bearing outer shell means and the transverse leaf spring.
  • Higher stiffness ply members are positioned between the transverse leaf spring and lower stiffness ply members, respectively.
  • the layer elements formed with a higher rigidity are formed in a half shell-shaped and convex manner between end regions oriented in the axial direction of the transverse leaf spring.
  • the end portions of the higher stiffness sheet members have concavely curved portions with respect to the surface of the transverse leaf spring, the free ends of which are directed away from the surface of the transverse leaf spring.
  • the bearing design of the bearing device is symmetrical, whereby a in the installed position of the transverse leaf spring substantially in vehicle height and vehicle longitudinal direction extending cross-sectional plane of the transverse leaf spring in the region of the bearing device during compression and rebound of the transverse leaf spring is pivotable about an axis extending substantially in the vehicle longitudinal axis of rotation, the, without To produce unwanted constraining forces in the region of the transverse leaf spring, due to design must lie in the region of the neutral fiber of the transverse leaf spring.
  • the present invention is therefore based on the object, a bearing device of a transverse leaf spring, which is mounted in the region of a vehicle axle of a vehicle to provide available by means of the constraining forces in the region of a transverse leaf spring during a compression and rebound of the transverse leaf spring can be reduced.
  • a storage device having the features of claim 1.
  • the storage device of a transverse leaf spring which is mountable in the region of a vehicle axle of a vehicle and is formed with a holding device for holding the transverse leaf spring and with a connecting device, in the region of which the holding device is connectable to the vehicle, are the holding device, the connecting device and the transverse leaf spring coordinated so that a in installation position of the transverse leaf spring substantially in vehicle vertical and vehicle longitudinal direction extending cross-sectional plane of the transverse leaf spring in the region of the bearing device during compression and rebound of the transverse leaf spring is pivotable about an axis extending substantially in the vehicle longitudinal axis of rotation.
  • the holding device and the connecting device are designed so that the axis of rotation of the cross-sectional plane of the transverse leaf spring in the region of the bearing device to minimize force occurring during a rebound and rebound of the transverse leaf spring constraining forces in the vehicle vertical direction is spaced from the neutral fiber of the transverse leaf spring.
  • the invention is based on the knowledge that the axis of rotation or a Momentanpol the cross-sectional plane of the transverse leaf spring is not present in the region of the neutral fiber of the transverse leaf spring, but spaced from the neutral fiber of the transverse leaf spring, since the transverse leaf spring usually in the vehicle transverse direction in a bent biasing position with the vehicle body is connected and therefore it comes due to the shape of the elongation of the spring during a compression process.
  • the elongation of the transverse leaf spring causes lateral movements in the central storage area or in the area of the bearing device of the transverse leaf spring, which, inter alia, leads to a displacement of the moment pole relative to the neutral fiber of the transverse leaf spring substantially in the vehicle vertical direction.
  • the bearing design of Bearing device preferably designed so that the constructively defined by the bearing device position of the axis of rotation of the cross-sectional plane of the transverse leaf spring in the assembled operating state of the transverse leaf spring interpretation is there arranged, for which a maximum of the life of the transverse leaf spring is determined.
  • the holding device comprises two interconnected half-shells, which engage around the transverse leaf spring at least partially positively, wherein at least one of the half-shells is coupled to the connecting device.
  • the connecting device in each case comprises a connecting region connected to the holding device and a further connecting region, via which the connecting device can be brought into operative connection with the vehicle, and the connecting regions are coupled to one another via an additional connecting region, which has a higher elasticity than the connecting region and the further connecting region is, lateral and rotational movements of the transverse leaf spring at the same time low constraining forces are possible and a transverse leaf spring with little effort in the range of a vehicle mountable.
  • the connecting device in the installation vertical position of the transverse leaf spring at least partially disposed over an upper side of the transverse leaf spring, a greater distance between the axis of rotation of the cross-sectional plane and the neutral fiber of the transverse leaf spring can be realized with little effort.
  • the connecting device is arranged in the installed position of the transverse leaf spring in the vehicle longitudinal direction at least partially in front of and behind the transverse leaf spring, which smaller distances between the axis of rotation and the neutral fiber can be displayed without having to make adjustments in the design of the transverse leaf spring.
  • the bearing device is of simple design and can be assembled with little effort.
  • the connecting device has at least one connected to one of the half shells and hollow cylindrical running and in installation position of the transverse leaf spring in the vehicle longitudinal direction extending connection area, which is also the hollow cylindrical further connection area and the additional connecting portion arranged therebetween, which is also formed as a hollow cylinder , includes.
  • the storage device for example, as a so-called cost and construction space favorable round bearing executable.
  • the further connecting region and the additional connecting region each have two subregions spaced apart from one another in the vehicle longitudinal direction, one of the subregions being provided in front of the transverse leaf spring in the vehicle longitudinal direction and the other subregion behind the transverse leaf spring, and the subregions of the additional connecting region encompassing the subregions of the further connecting region and These arranged on the connecting portion, which is designed as a hollow cylindrical member and extending in the vehicle longitudinal direction between the partial areas, even small distances between the axis of rotation of the cross-sectional area of the transverse leaf spring and the neutral fiber of the Transverse leaf spring, for example, with a so-called circular bearing feasible without having to change a design of a conventionally designed transverse leaf spring.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a transverse leaf spring in the rest position
  • Fig. 2 is a substantially corresponding to Figure 1 representation of a transverse leaf spring, wherein the transverse leaf spring is shown in the rest position and in comparison in an equilibrium gesederten operating state.
  • FIG. 2 shows a representation corresponding to FIG. 2 of a transverse leaf spring in the rest position and, by comparison, in an operating state to which the transverse leaf spring feather on one side in a rebounded state and on the other side in a compressed state;
  • Transverse leaf spring at rest and in comparison during a spring mode are pivoted to the ends of the transverse leaf spring from its rest mode;
  • Fig. 5 the arranged in the region of a storage device area of a
  • Transverse leaf spring in an enlarged view and a plurality of adjusting during a different load conditions during an equilateral Einfederbe- operating state of the transverse leaf spring axes of rotation of a cross-sectional area of the transverse leaf spring;
  • FIG. 6 shows a representation corresponding to FIG. 5 of a transverse leaf spring with rotational axes of the cross-sectional area of the transverse leaf spring in the area of the bearing device that adjusts as a function of different load states of the transverse leaf spring in the case of mutual spring operating state of the transverse leaf spring;
  • FIG. 7 shows a first embodiment of the bearing device of a transverse leaf spring in a perspective view
  • FIG. 8 shows a second embodiment of the bearing device of a transverse leaf spring
  • FIG. 9 shows a third embodiment of the bearing device of a transverse leaf spring.
  • transverse leaf spring 1 shows a schematic illustration of a transverse leaf spring 1 which can be mounted running in the region of a vehicle axle of a vehicle substantially in the vehicle transverse direction.
  • the transverse leaf spring 1 is in its wheels of the vehicle axle facing end portions 2, 3 storable in outer bearings or guide bearings and connectable with wheel carriers of the vehicle axle.
  • central areas 4, 5 of the transverse leaf spring 1 this is via central warehouse, which are not shown in detail in Fig. 1, directly engageable with a vehicle body or with a subframe connected to the vehicle body subframe in operative connection and storable.
  • the central warehouse or storage devices are arranged symmetrically to the center of the transverse leaf spring 1 and connect them in installation position of the transverse leaf spring 1 with the vehicle body of the vehicle, with rotations of the transverse leaf spring 1 in the storage devices with equal and mutual suspensions are possible to the extent required, so over the transverse leaf spring 1 at an equilateral and in a mutual compression in the end regions different spring rates are available.
  • the bearing devices have a high storage rigidity in the transverse direction of the vehicle and only slightly deform in the vehicle transverse direction during operation of a vehicle which is equipped with the transverse leaf spring 1 and the bearing devices in order to be able to undertake wheel guidance tasks in addition to the above-described suspension functionality.
  • the high bearing stiffness of the storage devices in the vehicle transverse direction also offers the possibility to avoid a total displacement of the transverse leaf spring 1 in the vehicle transverse direction in a simple manner.
  • the two storage devices are also executed in the vehicle vertical direction with a correspondingly high bearing stiffness.
  • the transverse leaf spring 1 with mutual deflection of the end portions 2, 3 does not have the displacement of a rigid body in the storage devices.
  • Fig. 2 shows a comparison of the transverse leaf spring 1 in the rest position of the transverse leaf spring 1 and in an operating condition to which the two end portions 2 and 3 of the transverse leaf spring 1 are spring-loaded to the same extent.
  • Fig. 3 shows a comparison of the transverse leaf spring in its rest position and in a mutual spring operating state, to which the end portion 2 of Transverse leaf spring 1 is rebounded from the rest position and the end portion 3 of the transverse leaf spring 1 is spring-loaded from the rest position.
  • the transverse leaf spring is selectively deformed in accordance with a so-called S-stroke in the event of mutual deflection and provides a correspondingly higher mutual spring rate.
  • transverse leaf spring 1 Depending on the respective existing suspension operating state of the transverse leaf spring 1 is a in installation position of the transverse leaf spring substantially in vehicle vertical and vehicle longitudinal direction extending cross-sectional plane 6 and 7 of the transverse leaf spring 1 in the region of the bearing device or the central regions 4, 5 of the transverse leaf spring 1 at and Rebound of the transverse leaf spring 1 is pivoted about a substantially extending in the vehicle longitudinal direction of rotation 8, 9, wherein the position of the axes of rotation 8, 9 in Fig. 1 idealized in the region of the neutral fiber of the transverse leaf spring 1 is indicated.
  • the cross-sectional plane 6, 7 is slightly pivoted in the operating state in the rest position of the transverse leaf spring 1 relative to the vehicle vertical axis by a few degrees, since the transverse leaf spring 1 bent in the installed position and in the rest position in the manner shown in Fig. 1 and secured with bias on the vehicle is.
  • FIG. 4 shows a section of the transverse leaf spring 1 comprising the middle region 4 in the idle operating state and in a suspension operating state, to which the cross-sectional surface 6 changes from the position equivalent to the rest mode to a real axis of rotation 10 corresponding to the current load state is pivoted into the equivalent to the suspension operating position, which is designated in Fig. 4 under the reference numeral 6A in more detail.
  • the load-dependent pivoted cross-sectional area 6A of the central region 4 of the transverse leaf spring 1 results from a rotation and a translation of the cross-sectional area 6 during the compression of the transverse leaf spring 1.
  • the real axis of rotation 10 represents the instantaneous pole of the cross-sectional area 6, by which the cross-sectional area 6 is pivoted into the position denoted in more detail under FIG. 6A.
  • a middle region 4 comprehensive section of the transverse leaf spring 1 is shown in the rest state and in a suspension operating state, which adjusts to an equilateral compression of the end portions 2 and 3 of the transverse leaf spring 1.
  • 5 shows a plurality of real axes of rotation 10 and instantaneous poles of the cross-sectional area 6 of the transverse leaf spring 1 in the central area 4, which are set in the case of equidistant or rebounding of the end areas 2 and 3 of the transverse leaf spring 1.
  • the cross-sectional area 6 is pivoted about the lowest real axis of rotation 10 A, when the two end portions 2 and 3 are maximally sprung.
  • the cross-sectional area 6 of the transverse leaf spring 1 is pivoted about the upper real axis of rotation 10B in the central area 4 when the two end areas 2 and 3 spring to a maximum extent.
  • the axes of rotation of the cross-sectional area 6 respectively shown between the lower real axis of rotation 10A and the upper real axis of rotation 10B then represent the instantaneous poles of the cross-sectional area 6 during so-called intermediate operating states of the transverse leaf spring 1 between a maximum deflection mode and a maximum rebound mode. From the illustration according to FIG. 5 In addition, it is apparent that there is a minimal offset between the real axis of rotation 10A and the theoretical axis of rotation 8, while the real axis of rotation 10B has a maximum distance from the theoretical axis of rotation 8.
  • the real axes of rotation 10A to 10B of the theoretical axis of rotation 8 are the cross sectional area 6 of the transverse leaf spring 1 in spaced from each other in Fig. 6 circumferentially spaced from each other.
  • FIG. 7 shows a first embodiment of a mountable in the range of a vehicle axle of a vehicle storage device 1 1, comprising a holding device 12 for holding the transverse leaf spring 1 and a connecting device 13, in the region of the holding device 12 is connectable to the vehicle.
  • the holding device 12 and the connecting device 13 are designed so that the theoretical axis of rotation 8 does not extend as described above through the neutral fiber of the transverse leaf spring 1, but is spaced therefrom.
  • a distance between the theoretical axis of rotation 8 of the cross-sectional plane 6 of the transverse leaf spring 1 and occurring during operation real axes of rotation 10A to 10B of the cross-sectional area 6 is changed to an extent that occurring during operation in the transverse leaf spring 1 constraining forces in the region of the bearing device 1 1 only in a scope that does not affect a life of the transverse leaf spring 1 in the best case.
  • the holding device 12 of the storage device 1 1 comprises two interconnectable half shells 14, 15 which engage around the transverse leaf spring 1 in a form-fitting manner at least in regions, wherein the half shells 14 and 15 are respectively coupled to partial regions of the connecting device 13.
  • the connecting device 13 comprises in each case connected to the half-shells 14, 15 and semi-cylindrical executed and in installation position of the transverse leaf spring 1 of this in the vehicle longitudinal direction Kirckende connecting portions 1 6, 17 and 18, 19, in the assembled state of the holding device 12 with their flat sides abut each other and form a cylindrical area.
  • Center lines 20 of the cylindrical portions 1 6, 17 and 18, 19 are provided in the installed position of the transverse leaf spring 1 in the vehicle vertical direction by an amount X offset to a plane of symmetry 21 of the holding device, which extends substantially through the neutral fiber of the transverse leaf spring 1, and define the position the theoretical axis of rotation 8 of the cross-sectional area 6 of the transverse leaf spring first
  • connecting device 13 On the cylindrical portions of the connecting device 13 forming semi-cylindrical connecting portions 1 6, 17 and 18, 19 are present hollow cylindrical running additional connecting portions of the connecting device 13 is pressed, which are designed with higher elasticity than the connecting portions 16, 17 and 18, 19 and preferably from can be made of rubber-elastic plastic. Again on the rubber-elastic additional connection areas further connection areas of the connecting device 13 are mounted, in the area of the bearing device 1 1 is connected to the vehicle.
  • FIG. 8 shows a second embodiment of the bearing device 1 1, in which the connecting device 13 is in the installed position of the transverse leaf spring 1 via an upper side 22 of the transverse leaf spring 1 with the holding device 12 in operative connection.
  • the connecting device 13 according to FIG. 8 comprises a connection region 23 connected to the holding device 12, which in the present case is hollow-cylindrical and has a high component rigidity.
  • connection region 24 is also hollow cylindrical or designed as a sleeve and encompassed by the connection region 23 or disposed within this.
  • an additional connection region 25 is provided which has a higher component elasticity than the connection region 23 and as the further connection region 24, in order to enable movements of the transverse leaf spring 1 with the lowest possible constraining forces and at the same time to provide the desired Rad Equipmentsfunktionen on the transverse leaf spring available.
  • the bearing device 1 1 is connected to the vehicle body via the further connection region 24, wherein a center line 26 of the connection regions 23 to 25 defines the position of the theoretical axis of rotation 8 of the cross-sectional surface 6 of the transverse leaf spring 1.
  • Fig. 9 shows a third embodiment of the bearing device 1 1, which is like the second embodiment of the bearing device 1 1 of FIG. 8 designed as a so-called circular bearing.
  • the connecting device 13 is arranged in the installed position of the transverse leaf spring 1 in the vehicle longitudinal direction in regions before and behind the transverse leaf spring 1.
  • the with the holding device 12, which is substantially as the holding device 12 shown in FIG. 8 and which is only partially shown in Fig. 9, operatively connected connection portion 23 of the connecting device 13 extends in the vehicle longitudinal direction in each case beyond the transverse leaf spring 1 addition.
  • additional connecting portions 24 in turn further connecting portions 25 are mounted in the Area the bearing device 1 1 are connectable to the vehicle body or an axle carrier.
  • the position of the theoretical axis of rotation 8 of the cross-sectional area 6 of the transverse axis Leaf spring 1 is in turn defined by the center line 26 and the line of symmetry of the bearing device 1 1, with the third embodiment of the bearing device 1 1 shown in FIG. 9 smaller distances between the eccentric position of the theoretical axis of rotation 8 and the neutral fiber of the transverse leaf spring 6 can be displayed as with the second embodiment of the bearing device 1 1 of FIG. 8.
  • the center of the bearing design of the bearing device 1 1 is shifted in comparison to known bearing devices such that for the transverse leaf spring 1 there is an eccentric center of rotation, which is substantially closer to the real axes of rotation 10A to 10B, To minimize a lifetime of the transverse leaf spring 1 impairing constraining forces in the range of the transverse leaf spring 1 to the desired extent.
  • the bearing design of the bearing device 1 1 is advantageously placed in each case in the range of the real axis of rotation 10A to 10B, to which a least possible damage in the transverse leaf spring 1 is determined for a variety of load cases of the transverse leaf spring.

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Abstract

Es wird eine Lagervorrichtung (11) einer Querblattfeder (1) beschrieben, die im Bereich einer Fahrzeugachse eines Fahrzeuges montierbar ist und mit einer Halteeinrichtung (12) zum Halten der Querblattfeder (1) und mit einer Verbindungseinrichtung (13) ausgebildet ist, in deren Bereich die Halteeinrichtung (12) mit dem Fahrzeug verbindbar ist. Die Halteeinrichtung (12), die Verbindungseinrichtung (13) und die Querblattfeder (1) sind so aufeinander abgestimmt, dass eine in Einbaulage der Querblattfeder (1) im Wesentlichen in Fahrzeughoch- und Fahrzeuglängsrichtung verlaufende Querschnittsebene (6) der Querblattfeder (1) im Bereich der Lagervorrichtung (11) beim Ein- und Ausfedern der Querblattfeder (11) um eine im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung verlaufende Drehachse (8) verschwenkbar ist. Die Halteeinrichtung (12) und die Verbindungseinrichtung (13) sind so ausgeführt, dass die Drehachse (8) der Querschnittsebene (6) der Querblattfeder (1) im Bereich der Lagervorrichtung (11) in Fahrzeughochrichtung von der neutralen Faser der Quer- blattfeder (11) beabstandet ist.

Description

Laqervorrichtunq einer Querblattfeder, die im Bereich einer Fahrzeuqachse eines
Fahrzeuges montierbar ist
Die Erfindung betrifft eine Lagervorrichtung einer Querblattfeder, die im Bereich einer Fahrzeugachse eines Fahrzeuges montierbar ist, gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.
Seit einiger Zeit werden im Fahrzeugbau wieder Blattfedern verbaut, die heutzutage jedoch aus Glasfaserkunststoff hergestellt werden, um die Gewichtseinsparungsanforderungen erfüllen zu können. Dabei sollen derartige GFK-Querblattfedern (Glasfaserkunststoff) auch Radführungsaufgaben übernehmen und drei bislang wesentliche Bauteile einer Fahrzeugachse ersetzen. Diese Bauteile sind eine sogenannte Aufbaufeder, ein Stabilisator und ein Querlenker.
Zur Übernahme der Radführungsfunktionen sind Querkräfte in die GKF- Querblattfeder einzuleiten und über Zentrallager im Bereich der Fahrzeugkarosserie abzustützen. Die Zentrallager stellen immer einen Kompromiss aus Beweglichkeit der GFK-Querblattfeder und der jeweils abzustützenden Querkraft dar. Der für die Herstellung einer GFK-Querblattfeder jeweils verwendete GFK-Werkstoff ist zwar leicht und entsprechend innovativ, erfordert jedoch hinsichtlich der Einleitung der Kraft und der Ausleitung der Kraft entsprechende konstruktive Maßnahmen.
Dies resultiert aus der Tatsache, dass in Abhängigkeit der jeweils vorliegenden Achskinematik unterschiedlich große Lateralbewegungen der GFK- Querblattfeder im Zentrallager auftreten können, die sich mit einer Rotation überlagern, die wiederum während eines Einfedervorganges oder eines Ausfedervorganges der GFK-Querblattfeder auftreten. Eine Kombination dieser Bewegungen verursacht im Bereich der Lagerstellen der GFK-Querblattfeder Lagerkräfte, die dazu führen, dass ein Lagerdesign, welches für eine bestimmte Achskinematik geeignet ist, bei einer anderen Achskinematik völlig unbrauchbar ist und eine frühzeitige Funktionsbeeinträchtigung der GFK-Querblattfeder verursacht. Aus der DE 10 2009 028 900 A1 ist eine Lagervorrichtung einer Querblattfeder mit einer Lageraußenschaleneinrichtung und mit von der Lageraußenschaleneinrich- tung zumindest bereichsweise umgriffenen Einlegeeinrichtungen bekannt, die jeweils Lagenelemente mit unterschiedlicher Steifigkeit aufweisen. Die Einlegeeinrichtungen sind in montiertem Zustand jeweils zwischen der Lageraußenschaleneinrichtung und der Querblattfeder angeordnet. Mit höherer Steifigkeit ausgeführte Lagenelemente sind jeweils zwischen der Querblattfeder und mit niedrigerer Steifigkeit ausgeführten Lagenelementen positioniert. Die mit höherer Steifigkeit ausgebildeten Lagenelemente sind zwischen in axialer Richtung der Querblattfeder orientierten Endbereichen halbschalenförmig und konvex ausgebildet. Die Endbereiche der mit höherer Steifigkeit ausgebildeten Lagenelemente weisen in Bezug auf die Oberfläche der Querblattfeder konkav gekrümmte Bereiche auf, deren freie Enden von der Oberfläche der Querblattfeder weg gerichtet sind. Die an die mit niedrigerer Steifigkeit ausgeführten Lagenelemente und an die Querblattfeder angrenzenden Lagenelemente umgreifen mit ihren freien Enden die mit niedrigerer Steifigkeit ausgeführten Lagenelemente bereichsweise formschlüssig.
Das Lagerdesign der Lagervorrichtung ist symmetrisch aufgebaut, womit eine in Einbaulage der Querblattfeder im Wesentlichen in Fahrzeughoch- und Fahrzeuglängsrichtung verlaufende Querschnittsebene der Querblattfeder im Bereich der Lagervorrichtung beim Ein- und Ausfedern der Querblattfeder um eine im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung verlaufende Drehachse verschwenkbar ist, die, ohne unerwünschte Zwangskräfte im Bereich der Querblattfeder zu erzeugen, auslegungsbedingt im Bereich der neutralen Faser der Querblattfeder liegen muss.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Lagervorrichtung einer Querblattfeder, die im Bereich einer Fahrzeugachse eines Fahrzeuges montierbar ist, zur Verfügung zu stellen, mittels der Zwangskräfte im Bereich einer Querblattfeder während eines Ein- und Ausfederns der Querblattfeder reduzierbar sind.
Diese Aufgabe wird mit einer Lagervorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Bei der Lagervorrichtung einer Querblattfeder, die im Bereich einer Fahrzeugachse eines Fahrzeuges montierbar ist und mit einer Halteeinrichtung zum Halten der Querblattfeder und mit einer Verbindungseinrichtung ausgebildet ist, in deren Bereich die Halteeinrichtung mit dem Fahrzeug verbindbar ist, sind die Halteeinrichtung, die Verbindungseinrichtung und die Querblattfeder so aufeinander abgestimmt, dass eine in Einbaulage der Querblattfeder im Wesentlichen in Fahrzeughoch- und Fahrzeuglängsrichtung verlaufende Querschnittsebene der Querblattfeder im Bereich der Lagervorrichtung beim Ein- und Ausfedern der Querblattfeder um eine im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung verlaufende Drehachse verschwenkbar ist.
Die Halteeinrichtung und die Verbindungseinrichtung sind so ausgeführt, dass die Drehachse der Querschnittsebene der Querblattfeder im Bereich der Lagervorrichtung zur Minimierung von während eines Ein- und Ausfedervorganges der Querblattfeder auftretenden Zwangskräften in Fahrzeughochrichtung von der neutralen Faser der Querblattfeder beabstandet ist.
Der Erfindung liegt die Kenntnis zugrunde, dass die Drehachse bzw. ein Momentanpol der Querschnittsebene der Querblattfeder nicht im Bereich der neutralen Faser der Querblattfeder vorliegt, sondern beabstandet von der neutralen Faser der Querblattfeder ist, da die Querblattfeder üblicherweise in Fahrzeugquerrichtung in gebogener Vorspannlage mit der Fahrzeugkarosserie verbunden ist und es daher formbedingt zur Längung der Feder während eines Einfedervorganges kommt. Die Längung der Querblattfeder verursacht im Zentrallagerbereich bzw. im Bereich der Lagervorrichtung der Querblattfeder Lateralbewegungen, die unter anderem zu einer Verschiebung des Momentpoles gegenüber der neutralen Faser der Querblattfeder im Wesentlichen in Fahrzeughochrichtung führt. Über die asymmetrische bzw. außermittige Zentrallagerung ist die über den gesamten Betriebsbereich der Querblattfeder vorliegende Lastsituation der Querblattfeder trotz der vorbeschriebenen Lateralbewegungen deutlich entspannbar, womit eine Lebensdauer einer Querblattfeder auf konstruktiv einfache Art und Weise verbesserbar ist.
Da der Abstand der Drehachse bzw. des aktuellen Kinematikpunktes der Querschnittsebene der Querblattfeder zur neutralen Faser der Querblattfeder in Abhängigkeit des jeweils vorliegenden Lastfalles variiert, ist das Lagerdesign der Lagervorrichtung vorzugsweise so auszulegen, dass die von der Lagervorrichtung konstruktiv definierte Lage der Drehachse der Querschnittsebene der Querblattfeder in montiertem Betriebszustand der Querblattfeder auslegungsbedingt dort angeordnet ist, für die ein Maximum der Lebensdauer der Querblattfeder ermittelt wird.
Bei einer konstruktiv einfachen Ausführungsform der Lagervorrichtung umfasst die Halteeinrichtung zwei miteinander verbindbare Halbschalen, die die Querblattfeder zumindest bereichsweise formschlüssig umgreifen, wobei zumindest eine der Halbschalen mit der Verbindungseinrichtung gekoppelt ist.
Umfasst die Verbindungseinrichtung jeweils einen mit der Halteeinrichtung verbundenen Verbindungsbereich und einen weiteren Verbindungsbereich, über den die Verbindungseinrichtung mit dem Fahrzeug in Wirkverbindung bringbar ist, und sind die Verbindungsbereiche über einen zusätzlichen Verbindungsbereich miteinander gekoppelt, der mit höherer Elastizität als der Verbindungsbereich und der weitere Verbindungsbereich ausgeführt ist, sind Lateral- und Drehbewegungen der Querblattfeder bei gleichzeitig geringen Zwangskräften möglich und eine Querblattfeder mit geringem Aufwand im Bereich eines Fahrzeuges montierbar.
Ist die Verbindungseinrichtung in Einbaulage der Querblattfeder in Fahrzeughochrichtung zumindest bereichsweise über einer Oberseite der Querblattfeder angeordnet, ist ein größerer Abstand zwischen der Drehachse der Querschnittsebene und der neutralen Faser der Querblattfeder mit geringem Aufwand realisierbar.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Lagervorrichtung ist die Verbindungseinrichtung in Einbaulage der Querblattfeder in Fahrzeuglängsrichtung zumindest bereichsweise vor und hinter der Querblattfeder angeordnet, womit geringere Abstände zwischen der Drehachse und der neutralen Faser darstellbar sind, ohne Anpassungen im Bereich der Gestaltung der Querblattfeder vornehmen zu müssen.
Umfasst die Verbindungseinrichtung jeweils mit den Halbschalen der Halteeinrichtung verbundene und halbzylindrisch ausgeführte sowie sich in Einbaulage der Querblattfeder von dieser in Fahrzeuglängsrichtung weg erstreckende Verbindungs- bereiche, die in montiertem Zustand der Halteeinrichtung mit ihren flachen Seiten aneinander anliegen und einen zylindrischen Bereich ausbilden, wobei Mittellinien der zylindrischen Bereiche in Einbaulage der Querblattfeder in Fahrzeughochrichtung versetzt zu einer Symmetrieebene der Halteeinrichtung, die vorzugsweise durch die neutrale Faser der Querblattfeder verläuft, vorgesehen sind und eine Drehachse der Verbindungsbereiche gegenüber den weiteren Verbindungsbereichen darstellen, ist ein Abstand zwischen der Drehachse der Querschnittsebene der Querblattfeder und der neutralen Faser der Querblattfeder im Bereich der Lagervorrichtung auf konstruktiv einfache Art und Weise in beliebigem Umfang unabhängig von der Gestaltung der Querblattfeder einstellbar.
Ist der weitere zusätzliche Verbindungsbereich, der als ein hohlzylindrisches Bauteil ausgeführt ist und vom weiteren Verbindungsbereich umgriffen ist, auf den zylindrischen Bereich aufgeschoben, ist die Lagervorrichtung konstruktiv einfach ausgeführt und mit geringem Aufwand montierbar.
Bei einer besonders einfachen Ausführungsform der Lagervorrichtung weist die Verbindungseinrichtung wenigstens einen mit einer der Halbschalen verbundenen und hohlzylindrisch ausgeführten sowie in Einbaulage der Querblattfeder sich in Fahrzeuglängsrichtung erstreckenden Verbindungsbereich auf, der den ebenfalls hohlzylindrischen weiteren Verbindungsbereich sowie den dazwischen angeordneten zusätzlichen Verbindungsbereich, der auch hohlzylindrisch ausgebildet ist, umfasst. Damit ist die Lagervorrichtung beispielsweise als sogenanntes kosten- und bau- raumgünstiges Rundlager ausführbar.
Weist der weitere Verbindungsbereich und der zusätzliche Verbindungsbereich jeweils zwei in Fahrzeuglängsrichtung zueinander beabstandete Teilbereiche auf, wovon einer der Teilbereiche in Fahrzeuglängsrichtung vor der Querblattfeder und der andere Teilbereich hinter der Querblattfeder vorgesehen ist, und umgreifen die Teilbereiche des zusätzlichen Verbindungsbereiches die Teilbereiche des weiteren Verbindungsbereiches und sind diese auf dem Verbindungsbereich angeordnet, der als ein hohlzylindrisches Bauteil ausgeführt ist und sich in Fahrzeuglängsrichtung zwischen den Teilbereichen erstreckt, sind selbst geringe Abstände zwischen der Drehachse der Querschnittsfläche der Querblattfeder und der neutralen Faser der Querblattfeder beispielsweise mit einem sogenannten Rundlager realisierbar, ohne hierfür eine Gestaltung einer herkömmlich ausgeführten Querblattfeder verändern zu müssen.
Sind die Halbschalen der Halteeinrichtung mit Aussparungen zur Aufnahme von konvexen Bereichen der Querblattfeder ausgeführt, sind Relativbewegungen zwischen der Querblattfeder und der Lagervorrichtung in Fahrzeugquerrichtung mit geringem konstruktiven Aufwand bei gleichzeitig niedrigen Spannkräften im Bereich der Lagervorrichtung begrenzbar bzw. vermeidbar.
Sowohl die in den Patenansprüchen angegebenen Merkmale als auch die in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen der Lagervorrichtung angegebenen Merkmale sind jeweils für sich alleine oder in beliebiger Kombination miteinander geeignet, den Gegenstand weiterzubilden. Die jeweiligen Merkmalskombinationen stellen hinsichtlich der Weiterbildung des Gegenstandes nach der Erfindung keine Einschränkung dar, sondern weisen im Wesentlichen lediglich beispielhaften Charakter auf.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen und den unter Bezugnahme auf die Zeichnung im Prinzip beschriebenen Ausführungsbeispielen, wobei zugunsten der Übersichtlichkeit für bau- und funktionsgleiche Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet werden.
Es zeigt:
Fig. 1 eine schematisierte Darstellung einer Querblattfeder in Ruhelage;
Fig. 2 eine im Wesentlichen Fig. 1 entsprechende Darstellung einer Querblattfeder, wobei die Querblattfeder in Ruhelage und im Vergleich dazu in einem gleichseitig eingefederten Betriebszustand dargestellt ist;
Fig. 3 eine Fig. 2 entsprechende Darstellung einer Querblattfeder in Ruhelage und im Vergleich dazu in einem Betriebszustand, zu dem die Querblatt- feder auf einer Seite in ausgefedertem Zustand und auf der anderen Seite in eingefedertem Zustand vorliegt;
Fig. 4 einen im Bereich einer Lagervorrichtung gelagerten Bereich einer
Querblattfeder im Ruhezustand und im Vergleich dazu während eines Federbetriebszustandes, zu dem Enden der Querblattfeder aus ihrem Ruhebetriebszustand herausverschwenkt sind;
Fig. 5 den im Bereich einer Lagervorrichtung angeordneten Bereich einer
Querblattfeder in einer vergrößerten Ansicht und mehrere sich während verschiedener Lastzustände während eines gleichseitigen Einfederbe- triebszustandes der Querblattfeder einstellende Drehachsen einer Querschnittsfläche der Querblattfeder;
Fig. 6 eine Fig. 5 entsprechende Darstellung einer Querblattfeder mit sich in Abhängigkeit verschiedener Lastzustände der Querblattfeder bei wechselseitigem Federbetriebszustand der Querblattfeder einstellenden Drehachsen der Querschnittsfläche der Querblattfeder im Bereich der Lagervorrichtung;
Fig. 7 eine erste Ausführungsform der Lagervorrichtung einer Querblattfeder in einer perspektivischen Ansicht;
Fig. 8 eine zweite Ausführungsform der Lagervorrichtung einer Querblattfeder; und
Fig. 9 eine dritte Ausführungsform der Lagervorrichtung einer Querblattfeder.
Fig. 1 zeigt eine schematisierte Darstellung einer Querblattfeder 1 die im Bereich einer Fahrzeugachse eines Fahrzeuges im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung verlaufend montierbar ist. Die Querblattfeder 1 ist in ihren Rädern der Fahrzeugachse zugewandten Endbereichen 2, 3 in äußeren Lagern bzw. Führungslagern lagerbar und mit Radträgern der Fahrzeugachse verbindbar. In mittleren Bereichen 4, 5 der Querblattfeder 1 ist diese über Zentrallager, die in Fig. 1 nicht näher dargestellt sind, direkt mit einem Fahrzeugaufbau oder mit einem mit dem Fahrzeugaufbau wiederum verbundenen Hilfsrahmen in Wirkverbindung bringbar und an diesem lagerbar. Die Zentrallager bzw. Lagervorrichtungen sind symmetrisch zur Mitte der Querblattfeder 1 angeordnet und verbinden diese in Einbaulage der Querblattfeder 1 mit dem Fahrzeugaufbau des Fahrzeuges, wobei Drehungen der Querblattfeder 1 im Bereich der Lagervorrichtungen bei gleich- und wechselseitigen Federungen im erforderlichen Umfang möglich sind, damit über die Querblattfeder 1 bei einem gleichseitigen und bei einem wechselseitigen Einfedern in den Endbereichen unterschiedliche Federraten zur Verfügung stellbar sind.
Die Lagervorrichtungen weisen in Fahrzeugquerrichtung eine hohe Lagerstei- figkeit auf und verformen sich in Fahrzeugquerrichtung während des Betriebes eines mit der Querblattfeder 1 und den Lagervorrichtungen ausgeführten Fahrzeuges nur geringfügig, um neben der vorbeschriebenen Federungsfunktionalität auch Radführungsaufgaben übernehmen zu können. Die hohe Lagersteifigkeit der Lagervorrichtungen in Fahrzeugquerrichtung bietet zudem die Möglichkeit, eine Gesamtverschiebung der Querblattfeder 1 in Fahrzeugquerrichtung auf einfache Art und Weise zu vermeiden.
Damit der jeweils zwischen den Lagervorrichtungen und der Querblattfeder 1 für die einwandfreie Funktionalität der Querblattfeder 1 erforderliche Kraftschluss herstellbar ist, sind die beiden Lagervorrichtungen auch in Fahrzeughochrichtung mit einer entsprechend hohen Lagersteifigkeit ausgeführt. Außerdem wird durch die hohe Lagersteifigkeit der Lagervorrichtungen in Fahrzeughochrichtung erreicht, dass die Querblattfeder 1 bei wechselseitiger Einfederung der Endbereiche 2, 3 nicht das Verschieben eines Starrkörpers im Bereich der Lagervorrichtungen aufweist.
Fig. 2 zeigt eine Gegenüberstellung der Querblattfeder 1 in der Ruhestellung der Querblattfeder 1 und in einem Betriebszustand, zu dem die beiden Endbereiche 2 und 3 der Querblattfeder 1 in gleichem Umfang eingefedert sind. Im Unterschied hierzu zeigt Fig. 3 eine Gegenüberstellung der Querblattfeder in ihrer Ruhestellung und in einem wechselseitigen Federbetriebszustand, zu der der Endbereich 2 der Querblattfeder 1 aus der Ruheposition ausgefedert und der Endbereich 3 der Querblattfeder 1 aus der Ruheposition heraus eingefedert ist. Die Querblattfeder wird wie in Fig. 3 dargestellt bei einer wechselseitigen Einfederung einem sogenannten S- Schlag entsprechend gezielt verformt und stellt eine entsprechend höhere wechselseitige Federrate zur Verfügung.
Über die als ein balkenähnliches Federelement ausgebildete und aus einem Faserverbundwerkstoff hergestellte Querblattfeder 1 ist neben einer Hubfederung auch eine Wankfederung zur Verfügung stellbar, womit konventionelle Aufbaufedern sowie aus der Praxis bekannte Stabilisatoreinrichtungen nicht vorzusehen sind.
In Abhängigkeit des jeweils vorliegenden Federungsbetriebszustandes der Querblattfeder 1 wird eine in Einbaulage der Querblattfeder im Wesentlichen in Fahrzeughoch- und Fahrzeuglängsrichtung verlaufende Querschnittsebene 6 bzw. 7 der Querblattfeder 1 im Bereich der Lagervorrichtung bzw. der mittleren Bereiche 4, 5 der Querblattfeder 1 beim Ein- und Ausfedern der Querblattfeder 1 um eine im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung verlaufende Drehachse 8, 9 verschwenkt, wobei die Lage der Drehachsen 8, 9 in Fig. 1 idealisiert im Bereich der neutralen Faser der Querblattfeder 1 angegeben ist. Die Querschnittsebene 6, 7 ist dabei in montiertem Betriebszustand in Ruhelage der Querblattfeder 1 gegenüber der Fahrzeughochachse um einige Winkelgrade geringfügig verschwenkt, da die Querblattfeder 1 in Einbaulage und in Ruhelage in der in Fig. 1 gezeigten Art und Weise gebogen und mit Vorspannung am Fahrzeug befestigt ist.
Da die Querschnittsflächen 6 und 7 der mittleren Bereiche 4 und 5 der Querblattfeder 1 im Betrieb eines Fahrzeuges bei vergleichbaren Lastsituationen und vergleichbaren Federbetriebszuständen im Wesentlichen im gleichen Umfang verschwenkt werden, wird in der nachfolgenden Beschreibung lediglich auf die Querschnittsfläche 6 des mittleren Bereiches 4 der Querblattfeder 1 Bezug genommen.
Fig. 4 zeigt einen den mittleren Bereich 4 umfassenden Abschnitt der Querblattfeder 1 im Ruhebetriebszustand und in einem Federungsbetriebszustand, zu dem die Querschnittsfläche 6 aus der zu dem Ruhebetriebszustand äquivalenten Lage um eine mit dem aktuellen Lastzustand korrespondierende reale Drehachse 10 in die zum Federungsbetriebszustand äquivalente Position verschwenkt ist, die in Fig. 4 unter dem Bezugszeichen 6A näher bezeichnet ist. Die lastabhängig verschwenkte Querschnittsfläche 6A des mittleren Bereiches 4 der Querblattfeder 1 resultiert aus einer Rotation und einer Translation der Querschnittsfläche 6 während des Einfederns der Querblattfeder 1 . Dabei stellt die reale Drehachse 10 den Momentanpol der Querschnittsfläche 6 dar, um den die Querschnittsfläche 6 in die unter 6A näher bezeichnete Lage verschwenkt wird.
In Fig. 5 ist wiederum ein den mittleren Bereich 4 umfassender Abschnitt der Querblattfeder 1 im Ruhezustand und in einem Federungsbetriebszustand gezeigt, der sich bei einem gleichseitigen Einfedern der Endbereiche 2 und 3 der Querblattfeder 1 einstellt. Neben der theoretischen Drehachse 8 zeigt Fig. 5 mehrere reale Drehachsen 10 bzw. Momentanpole der Querschnittsfläche 6 der Querblattfeder 1 im mittleren Bereich 4, die sich bei gleichseitigem Ein- oder Ausfedern der Endbereiche 2 und 3 der Querblattfeder 1 einstellen. Dabei wird die Querschnittsfläche 6 um die unterste reale Drehachse 10A verschwenkt, wenn die beiden Endbereiche 2 und 3 maximal eingefedert sind. Im Unterschied hierzu wird die Querschnittsfläche 6 der Querblattfeder 1 im mittleren Bereich 4 um die obere reale Drehachse 10B verschwenkt, wenn die beiden Endbereiche 2 und 3 maximal ausfedern. Die jeweils zwischen der unteren realen Drehachse 10A und der oberen realen Drehachse 10B gezeigten Drehachsen der Querschnittsfläche 6 stellen jeweils dann die Momentanpole der Querschnittsfläche 6 während sogenannter Zwischenbetriebszustände der Querblattfeder 1 zwischen einem maximalen Einfederungsbetriebszustand und einem maximalen Ausfederungsbetriebszustand dar. Aus der Darstellung gemäß Fig. 5 geht zusätzlich hervor, dass zwischen der realen Drehachse 10A und der theoretischen Drehachse 8 ein minimaler Offset vorliegt, während die reale Drehachse 10B einen maximalen Abstand zur theoretischen Drehachse 8 aufweist.
Da herkömmliche Lagervorrichtungen konstruktiv derart auf die Querblattfeder 1 abgestimmt sind, dass bei einer Schwenkbewegung bzw. Drehbewegung der Querschnittsfläche 6 im mittleren Bereich 4 der Querblattfeder 1 um die theoretische Drehachse 8 keine oder nur geringe Zwangskräfte im Bereich der Querblattfeder 1 erzeugt werden, führen die lastbedingten Abstände zwischen den realen Drehachsen 10A bis 10B und der theoretischen Drehachse 8 in Fahrzeughochrichtung dazu, dass im Bereich der Querblattfeder 1 mit steigender Abweichung zwischen den realen Drehachsen 10A bis 10B und der theoretischen Drehachse 8 zunehmend Zwangskräfte in die Querblattfeder 1 eingeleitet werden, die eine Lebensdauer der Querblattfeder 1 in unerwünschtem Umfang beeinträchtigen.
Auch bei einem wechselseitigen Federbetriebszustand der Querblattfeder 1 , zu dem der Endbereich 2 einfedert und der gegenüberliegende Endbereich 3 ausfedert oder der Endbereich 2 ausfedert und der gegenüberliegende Endbereich 3 einfedert, sind die realen Drehachsen 10A bis 10B von der theoretischen Drehachse 8 der Querschnittsfläche 6 der Querblattfeder 1 in in Fig. 6 näher dargestelltem Umfang voneinander beabstandet. Die Abweichung zwischen den realen Drehachsen 10A bis 10B und der theoretischen Drehachse 8 ist bei wechselseitigen Federungsbetriebszuständen aufgrund der konträr wirkenden Effekte, das heißt dem einseitigen Strecken und dem auf der anderen Seite der Querblattfeder auftretenden Kürzen der Länge der Querblattfeder 1 in Fahrzeugquerrichtung, geringer als bei Vorliegen gleichseitiger Federungsbetriebszustände der Querblattfeder 1 . Dennoch liegt auch bei wechselseitigen Federungsbetriebszuständen der Querblattfeder 1 ein deutlicher Offset zwischen den realen Drehachsen 10A bis 10B und der theoretischen Drehachse 8 der Querblattfeder 1 vor, der bei einem auf die theoretische Drehachse 8 abgestimmtem Lagerdesign Zwangskräfte im Bereich der Querblattfeder 1 verursacht, die die Lebensdauer der Querblattfeder 1 unter Umständen nachteilig beeinflussen.
Fig. 7 zeigt eine erste Ausführungsform einer im Bereich einer Fahrzeugachse eines Fahrzeuges montierbaren Lagervorrichtung 1 1 , die eine Halteeinrichtung 12 zum Halten der Querblattfeder 1 und eine Verbindungseinrichtung 13 umfasst, in deren Bereich die Halteeinrichtung 12 mit dem Fahrzeug verbindbar ist. Die Halteeinrichtung 12 und die Verbindungseinrichtung 13 sind so ausgeführt, dass die theoretische Drehachse 8 nicht wie in vorbeschriebenem Umfang durch die neutrale Faser der Querblattfeder 1 verläuft, sondern zu dieser beabstandet ist. Damit ist ein Abstand zwischen der theoretischen Drehachse 8 der Querschnittsebene 6 der Querblattfeder 1 und den im Betrieb auftretenden realen Drehachsen 10A bis 10B der Querschnittfläche 6 in einem Umfang verändert, dass die im Betrieb in der Querblattfeder 1 auftretenden Zwangskräfte im Bereich der Lagervorrichtung 1 1 lediglich in einem Umfang vorliegen, der eine Lebensdauer der Querblattfeder 1 im günstigsten Fall nicht beeinträchtigt.
Die Halteeinrichtung 12 der Lagervorrichtung 1 1 gemäß Fig. 7 umfasst zwei miteinander verbindbare Halbschalen 14, 15, die die Querblattfeder 1 zumindest bereichsweise formschlüssig umgreifen, wobei die Halbschalen 14 und 15 jeweils mit Teilbereichen der Verbindungseinrichtung 13 gekoppelt sind. Die Verbindungseinrichtung 13 umfasst jeweils mit den Halbschalen 14, 15 verbundene und halbzylindrisch ausgeführte sowie sich in Einbaulage der Querblattfeder 1 von dieser in Fahrzeuglängsrichtung weg ersteckende Verbindungsbereiche 1 6, 17 bzw. 18, 19, die in montiertem Zustand der Halteeinrichtung 12 mit ihren flachen Seiten aneinander anliegen und einen zylindrischen Bereich ausbilden. Mittellinien 20 der zylindrischen Bereiche 1 6, 17 und 18, 19 sind in Einbaulage der Querblattfeder 1 in Fahrzeughochrichtung um einen Wert X versetzt zu einer Symmetrieebene 21 der Halteeinrichtung vorgesehen, die im Wesentlichen durch die neutrale Faser der Querblattfeder 1 verläuft, und definieren die Lage der theoretischen Drehachse 8 der Querschnittsfläche 6 der Querblattfeder 1 .
Auf die die zylindrischen Bereiche der Verbindungseinrichtung 13 bildenden halbzylindrischen Verbindungsbereiche 1 6, 17 und 18, 19 werden vorliegend hohlzylindrisch ausgeführte zusätzliche Verbindungsbereiche der Verbindungseinrichtung 13 aufgepresst, die mit höherer Elastizität als die Verbindungsbereiche 16, 17 und 18, 19 ausgeführt sind und die vorzugsweise aus gummielastischen Kunststoff hergestellt sein können. Wiederum auf die gummielastischen zusätzlichen Verbindungsbereiche werden weitere Verbindungsbereiche der Verbindungseinrichtung 13 montiert, in deren Bereich die Lagervorrichtung 1 1 mit dem Fahrzeug verbunden ist.
Damit werden im Betrieb der Querblattfeder 1 auftretende Ein- und Ausfederbewegungen und daraus resultierende Drehbewegungen der Querblattfeder 1 im Bereich der Lagervorrichtung 1 1 bzw. im Bereich der gummielastisch ausgeführten zusätzlichen Verbindungsbereiche ermöglicht, ohne dabei die gewünschten Radführungsfunktionen bei gleichzeitig geringen Zwangskräften im Bereich der Querblattfeder 1 zu beeinträchtigen. Fig. 8 zeigt eine zweite Ausführungsform der Lagervorrichtung 1 1 , bei der die Verbindungseinrichtung 13 in Einbaulage der Querblattfeder 1 über einer Oberseite 22 der Querblattfeder 1 mit der Halteeinrichtung 12 in Wirkverbindung steht. Die Verbindungseinrichtung 13 gemäß Fig. 8 umfasst einen mit der Halteeinrichtung 12 verbundenen Verbindungsbereich 23, der vorliegend hohlzylindrisch und mit hoher Bauteilsteifigkeit ausgebildet ist. Ein weiterer Verbindungsbereich 24 ist ebenfalls hohlzylindrisch bzw. als Hülse ausgeführt und vom Verbindungsbereich 23 umgriffen bzw. innerhalb diesem angeordnet. Zwischen dem Verbindungsbereich 23 und dem weiteren Verbindungsbereich 24, der ebenfalls mit hoher Bauteilsteifigkeit ausgeführt ist, ist ein mit höherer Bauteilelastizität als der Verbindungsbereich 23 und als der weitere Verbindungsbereich 24 ausgeführter zusätzlicher Verbindungsbereich 25 vorgesehen, um Bewegungen der Querblattfeder 1 bei möglichst geringen Zwangskräften zu ermöglich und gleichzeitig die gewünschten Radführungsfunktionen über die Querblattfeder zur Verfügung stellen zu können. Die Lagervorrichtung 1 1 ist über den weiteren Verbindungsbereich 24 mit dem Fahrzeugaufbau verbunden, wobei eine Mittellinie 26 der Verbindungsbereiche 23 bis 25 die Lage der theoretischen Drehachse 8 der Querschnittsfläche 6 der Querblattfeder 1 definiert.
Fig. 9 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der Lagervorrichtung 1 1 , das wie das zweite Ausführungsbeispiel der Lagervorrichtung 1 1 gemäß Fig. 8 als sogenanntes Rundlager ausgeführt ist. Bei der Ausführung der Lagervorrichtung 1 1 gemäß Fig. 9 ist die Verbindungseinrichtung 13 in Einbaulage der Querblattfeder 1 in Fahrzeuglängsrichtung bereichsweise vor und hinter der Querblattfeder 1 angeordnet. Dabei erstreckt sich der mit der Halteeinrichtung 12, die im Wesentlichen wie die Halteeinrichtung 12 gemäß Fig. 8 ausgeführt ist und die in Fig. 9 nur teilweise gezeigt ist, wirkverbundene Verbindungsbereich 23 der Verbindungseinrichtung 13 in Fahrzeuglängsrichtung jeweils über die Querblattfeder 1 hinaus. Über die die Querblattfeder 1 in Fahrzeuglängsrichtung übergreifenden Endbereiche des Verbindungsbereiches 23 sind die hohlzylindrisch bzw. hülsenartig ausgeführten zusätzlichen Verbindungsbereiche 24, die wiederum gummielastisch ausgeführt sind, geschoben und umgreifen den Verbindungsbereich 23. Auf die zusätzlichen Verbindungsbereiche 24 sind wiederum weitere Verbindungsbereiche 25 montiert, in deren Bereich die Lagervorrichtung 1 1 mit der Fahrzeugkarosserie oder einem Achsträger verbindbar sind. Die Lage der theoretischen Drehachse 8 der Querschnittsfläche 6 der Quer- blattfeder 1 ist wiederum durch die Mittellinie 26 bzw. die Symmetrielinie der Lagervorrichtung 1 1 definiert, wobei mit der dritten Ausführungsform der Lagervorrichtung 1 1 gemäß Fig. 9 geringere Abstände zwischen der außermittigen Lage der theoretischen Drehachse 8 und der neutralen Faser der Querblattfeder 6 darstellbar sind als mit der zweiten Ausführung der Lagervorrichtung 1 1 gemäß Fig. 8.
Bei allen in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen der Lagervorrichtung 1 1 ist das Zentrum des Lagerdesigns der Lagervorrichtung 1 1 im Vergleich zu bekannten Lagervorrichtungen so verschoben, dass für die Querblattfeder 1 ein außermittiges Drehzentrum vorliegt, das wesentlich näher an den realen Drehachsen 10A bis 10B heranreicht, um eine Lebensdauer der Querblattfeder 1 beeinträchtigende Zwangskräfte im Bereich der Querblattfeder 1 in gewünschtem Umfang minimieren zu können. Dabei wird das Lagerdesign der Lagervorrichtung 1 1 vorteilhafterweise jeweils in den Bereich der realen Drehachse 10A bis 10B gelegt, zu der eine geringstmögliche Schädigung im Bereich der Querblattfeder 1 für eine Vielzahl verschiedener Lastfälle der Querblattfeder ermittelt wird.
Bezuqszeichen
I Querblattfeder
2, 3 Endbereich der Querblattfeder
4, 5 mittlerer Bereich der Querblattfeder
6, 7 Querschnittsebene der Querblattfeder
6A verschwenkter Betriebszustand der Querschnittsebene der Querblattfeder
8, 9 theoretische Drehachse
10 reale Drehachse
10A bis 10B reale Drehachse
I I Lagervorrichtung
12 Halteeinrichtung
13 Verbindungseinrichtung
14, 15 Halbschale
16 bis 19 Verbindungsbereich
20 Mittellinie
21 Symmetrieebene der Halteeinrichtung
22 Oberseite der Querblattfeder
23 Verbindungsbereich
24 zusätzlicher Verbindungsbereich
25 weiterer Verbindungsbereich
26 Mittellinie
X Symmetrieebene

Claims

Patentansprüche
1 . Lagervorrichtung (1 1 ) einer Querblattfeder (1 ), die im Bereich einer Fahrzeugachse eines Fahrzeuges montierbar ist und mit einer Halteeinrichtung (12) zum Halten der Querblattfeder (1 ) und mit einer Verbindungseinrichtung (13) ausgebildet ist, in deren Bereich die Halteeinrichtung (12) mit dem Fahrzeug verbindbar ist, wobei die Halteeinrichtung (12), die Verbindungseinrichtung (13) und die Querblattfeder (1 ) so aufeinander abgestimmt sind, das eine in Einbaulage der Querblattfeder (1 ) im Wesentlichen in Fahrzeughoch- und Fahrzeuglängsrichtung verlaufende Querschnittsebene (6) der Querblattfeder (1 ) im Bereich der Lagervorrichtung (1 1 ) beim Ein- und Ausfedern der Querblattfeder (1 ) um eine im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung verlaufende Drehachse (8) verschwenkbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteeinrichtung (12) und die Verbindungseinrichtung (13) so ausgeführt sind, dass die Drehachse (8) der Querschnittsebene (6) der Querblattfeder (1 ) im Bereich der Lagervorrichtung (1 1 ) in Fahrzeughochrichtung von der neutralen Faser der Querblattfeder (1 ) beabstandet ist.
2. Lagervorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Halteeinrichtung (12) zwei miteinander verbindbare Halbschalen (14, 15) umfasst, die die Querblattfeder (1 ) zumindest bereichsweise formschlüssig umgreifen, wobei zumindest eine der Halbschalen (14, 15) mit der Verbindungseinrichtung (13) gekoppelt ist.
3. Lagervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungseinrichtung (13) jeweils einen mit der Halteinrichtung (12) verbundenen Verbindungsbereich (23) und einen weiteren Verbindungsbereich (25) umfasst, über den die Verbindungseinrichtung (13) mit dem Fahrzeug in Wirkverbindung bringbar ist, wobei die Verbindungsbereiche (23, 25) über einen zusätzlichen Verbindungsbereich (24) miteinander gekoppelt sind, der mit höherer Elastizität als der Verbindungsbereich (23) und der weitere Verbindungsbereich (25) ausgeführt ist.
4. Lagervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungseinrichtung (13) in Einbaulage der Querblattfeder (1 ) in Fahrzeughochrichtung zumindest bereichsweise über einer Oberseite (22) der Querblattfeder (1 ) angeordnet ist.
5. Lagervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungseinrichtung (13) in Einbaulage der Querblattfeder (1 ) in Fahrzeuglängsrichtung zumindest bereichsweise vor und hinter der Querblattfeder (1 ) angeordnet ist.
6. Lagervorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungseinrichtung (13) jeweils mit den Halbschalen (14, 15) verbundene und halbzylindrisch ausgeführte und sich in Einbaulage der Querblattfeder (1 ) von dieser in Fahrzeuglängsrichtung weg erstreckende Verbindungsbereiche (1 6 bis 19) umfasst, die in montiertem Zustand der Halteeinrichtung (12) mit ihren flachen Seiten aneinander anliegen und einen zylindrischen Bereich ausbilden, wobei Mittellinien (20) der zylindrischen Bereiche in Einbaulage der Querblattfeder (1 ) in Fahrzeughochrichtung versetzt zu einer Symmetrieebene (21 ) der Halteeinrichtung (12) vorgesehen sind und eine Drehachse der Verbindungsbereiche (1 6 bis 19) gegenüber den weiteren Verbindungsbereichen darstellen.
7. Lagervorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem zylindrischen Bereich der weitere zusätzliche Verbindungsbereich montiert ist, der als ein hohlzylindrisches Bauteil ausgeführt ist und vom weiteren Verbindungsbereich umgriffen ist.
8. Lagervorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungseinrichtung (12) wenigstens einen mit einer der Halbschalen (14) verbundenen und hohlzylindrisch ausgeführten und in Einbaulage der Querblattfeder (1 ) sich in Fahrzeuglängsrichtung erstreckenden Verbindungsbereich (23) umfasst, der den ebenfalls hohlzylindrischen weiteren Verbindungsbereich (25) sowie den dazwischen angeordneten zusätzlichen Verbindungsbereich (24), der auch hohlzylindrisch ausgebildet ist, umfasst.
9. Lagervorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Verbindungbereich (25) und der zusätzliche Verbindungsbereich (24) jeweils zwei in Fahrzeuglängsrichtung zueinander beabstandete Teilbereiche umfasst, wovon einer der Teilbereiche in Fahrzeuglängsrichtung vor der Querblattfeder (1 ) und der andere Teilbereich hinter der Querblattfeder (1 ) vorgesehen ist, und wobei die Teilbereiche des zusätzlichen Verbindungsbereiches (24) die Teilbereiche des weiteren Verbindungsbereiches (25) umgreifen und auf dem Verbindungsbereich (23) angeordnet sind, der als ein hohlzylindrisches Bauteil ausgeführt ist und sich in Fahrzeuglängsrichtung zwischen den Teilbereichen erstreckt.
10. Lagervorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbschalen der Halteeinrichtung mit Aussparungen zur Aufnahme von konvexen Bereichen der Querblattfeder ausgeführt sind.
EP14755797.9A 2013-09-10 2014-08-14 Lagervorrichtung einer querblattfeder, die im bereich einer fahrzeugachse eines fahrzeuges montierbar ist Not-in-force EP3044017B1 (de)

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